高壓噴水車水路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 時(shí)間t2,它是從閥芯開始移動(dòng)到行程終止所需的時(shí)間。如圖4－３所示圖4－３從提高工作效率和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度來說，希望盡量縮短換向和復(fù)位時(shí)間。但歡喜和復(fù)位時(shí)間越短，容易引起液壓沖擊，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。所以換向和復(fù)位時(shí)間是一個(gè)供不同場(chǎng)合選用時(shí)的參考數(shù)據(jù)。一般來說交流電磁換向時(shí)間較短，～，換向沖擊較大。而直流電磁閥的換向時(shí)間較長，～，換向沖擊較小，通常復(fù)位時(shí)間比換向時(shí)間稍長。復(fù)位時(shí)間與電磁鐵無關(guān)。但換向和復(fù)位時(shí)間與滑閥機(jī)能有關(guān)。5）換向頻率電磁換向閥的換向頻率是在單位時(shí)間內(nèi)閥允許的換向次數(shù)。主要取決于電磁閥所用電磁鐵允許的最高吸合頻率。雙電磁鐵的電磁閥的換向頻率是單電磁鐵的兩倍。目前單電磁鐵電磁閥換向頻率一般為60次/分鐘，有些電磁閥的換向頻率最高可達(dá)240次/分鐘。6）使用壽命電磁換向閥使用壽命是指電磁閥使用到它的某一個(gè)零部件損壞，不能進(jìn)行正常的換向和復(fù)位動(dòng)作，或者使用到電磁閥的主要性能指標(biāo)明顯惡化，超過規(guī)定指標(biāo)時(shí)所經(jīng)歷的換向次數(shù)。電磁閥的使用壽命很大程度上取決于電磁鐵的壽命。一般來說電磁鐵的壽命往往低于電磁閥本體部分的壽命。干式電磁鐵的使用壽命較短，為數(shù)十萬次到數(shù)百萬次，長的可達(dá)2000萬次。而濕式電磁鐵的使用壽命較長，一般為數(shù)千萬次，有的甚至可達(dá)幾億次。無論干式或濕式電磁鐵，直流電磁鐵的使用壽命總要比交流電磁鐵要長。電磁閥本體部分影響使用壽命的因素主要是閥芯和閥體孔的磨損，另外一個(gè)因素是復(fù)位彈簧的疲勞斷裂。第四節(jié)．電磁鐵的選用電磁鐵有干式電磁鐵和濕式電磁鐵兩種。傳統(tǒng)的干式閥用電磁鐵結(jié)構(gòu)上存在不足之處。例如，由于電磁鐵不允許油液進(jìn)入，必須在閥的推桿處采用動(dòng)密封，而密封圈的抱緊力往往影響工作可靠性。密封圈磨損后又會(huì)造成工作介質(zhì)的泄漏。又由于換向時(shí)沒有緩沖，銜鐵在空氣中運(yùn)動(dòng)，贓物易入其間，引起換向振動(dòng)甚至導(dǎo)致線圈損壞。濕式電磁鐵在結(jié)構(gòu)上消除了這些缺點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)入圖4－４所示。圖4－４濕式電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)是：1) 導(dǎo)磁套和閥體采用靜密封連接，減去了推桿處的O形密封圈的抱緊力。2) 不受密封磨損和泄漏等問題的影響3) 干式閥的背壓受到O形圈抱緊力的限制，而濕式電磁換向閥的背壓取決于導(dǎo)磁套承受油壓的水平，目前有的濕式電磁鐵已能承受21Mpa的油壓4) 具有良好的散熱性能，有利于提高電磁鐵的吸力5) 換向時(shí)噪聲小6) 具有長的工作壽命，不論交流、直流電磁鐵其工作壽命均在10000000小時(shí)以上。其缺點(diǎn)是：1) 價(jià)格比同類電磁鐵價(jià)格高2) 交流濕式電磁鐵由于銜鐵、導(dǎo)磁套等采用整體加工材料，漩渦損耗增大，總的損耗也隨之增大。由于該液壓閥用于水路系統(tǒng)，水的粘滯性要比油低的很多，因此該閥的流量可以達(dá)到最大２００Ｌ／ｍｉｎ，符合要求，如采用電液閥，要增加油泵和液壓缸，成本提高，因此我們采用濕式電磁閥。第五節(jié)．電磁閥的設(shè)計(jì)計(jì)算１． 工作原理如下圖是普通三位四通閥的結(jié)構(gòu)圖，圖示配用閥芯為“Ｏ”型，滑閥機(jī)能，（即中間位置Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｏ四個(gè)口封閉），當(dāng)右邊的電磁鐵通電，通過推桿５電磁鐵１把閥芯３推到左邊位置，使Ｐ－〉Ａ和Ｂ－〉Ｏ的油路溝通，右邊的電磁鐵１斷電時(shí)，左邊對(duì)中彈簧２把閥芯３推到中間位置，使Ｐ－〉Ａ和Ｂ－〉Ｏ的路封閉，反之，當(dāng)左邊的電磁鐵１通電或斷電時(shí)，可使Ｐ－〉Ｂ和Ａ－〉Ｏ的通路溝通或封閉。２． 滑閥機(jī)能為了擴(kuò)大換向閥的應(yīng)用范圍，可用不同閥芯于同一閥體中，以改變閥芯在中間位置或原始位置時(shí)各口相通的情況，換向閥閥芯在中間位置或原始位置時(shí)各口溝通情況稱為換向閥的滑閥機(jī)能。在高壓噴水車中我們采用二位二通換向閥。３． 設(shè)計(jì)要求換向閥的設(shè)計(jì)要求是１）公稱壓力　　Ｐ＝１０Ｍｐａ２）公稱流量　　Ｑ＝１５２Ｌ／ｍｉｎ３）通過公稱流量時(shí)的壓力損失　　ΔＰ＝０．４Ｍｐａ４）內(nèi)泄漏量　　ｑ≤０．４Ｌ／ｍｉｎ５）換向時(shí)間　　ｔ≤０．０１ｓ６）對(duì)中時(shí)間　　ｔ≤０．０１ｓ７）壓力沖擊量　ΔＰ≤７Ｍｐａ８）回油口允許背壓　Ｐ≤３．２Ｍｐａ４． 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)１） 閥芯換向閥的閥芯與閥體配合后要實(shí)現(xiàn)各種滑閥機(jī)能，這時(shí)應(yīng)保證必要的油封長度和閥口處的開口量，以滿足內(nèi)泄漏量和壓力損失的設(shè)計(jì)要求，并且閥芯與閥體臺(tái)肩尺寸的確定，要盡量使各種滑閥機(jī)能在不同油封處的油封長度和閥口開口量趨于一致，這樣不僅使閥芯的結(jié)構(gòu)緊湊，而且有利于閥芯的動(dòng)作。由于受到電磁鐵推力的限制，在設(shè)計(jì)電磁閥的閥芯時(shí)應(yīng)考慮穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的影響，使其有利于閥芯的動(dòng)作。二臺(tái)肩閥芯與三臺(tái)肩閥芯相比，對(duì)于減少穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力對(duì)閥芯動(dòng)作的影響比較好，目前，國內(nèi)電磁閥配用的電磁鐵，在不影響閥的外形尺寸的情況下，其推力都在力求進(jìn)一步提高，這是為了在允許加大一些壓力損失的情況下，把通過電磁閥的流量提上去，增加流量將使穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力顯著的加大，故二臺(tái)肩比三臺(tái)肩閥芯更能適應(yīng)大流量下的工作。２） 電磁推桿電磁閥推桿常用有兩種結(jié)構(gòu)，“Ｔ”形推桿和光桿，我們采用“Ｔ”形槽，這樣推桿可以和閥芯連接起來，實(shí)現(xiàn)閥芯的精確定位。３） 電磁閥彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)電磁閥彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)形式很多，但不管結(jié)構(gòu)如何變化，都應(yīng)使閥的結(jié)構(gòu)緊湊，并保證閥芯復(fù)位可靠。此次所設(shè)計(jì)的電磁閥為二位二通閥，采用一個(gè)電磁鐵驅(qū)動(dòng)，采用彈簧進(jìn)行復(fù)位，電磁鐵推動(dòng)力壓縮彈簧使閥口打開。４） 電磁鐵的選擇閥用電磁鐵一般采用螺管式結(jié)構(gòu)，它由線圈和鐵芯組成，鐵芯包括靜鐵芯和動(dòng)鐵芯兩部分，為減輕銜鐵的負(fù)擔(dān)和便于安裝，線圈總是裝在靜鐵芯上，閥用電磁鐵均不帶復(fù)位彈簧。線圈通電后，在靜鐵芯、銜鐵和氣隙中產(chǎn)生磁通Φ，在磁通Φ的作用下產(chǎn)生電磁吸力Ｆ，將銜鐵吸向靜鐵芯。通過推桿推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，斷電后，電磁吸力消失，靠閥內(nèi)的復(fù)位彈簧力，把銜鐵推回起始位置。不論是交流還是直流電，都能使電磁鐵產(chǎn)生吸力，但交流電產(chǎn)生的磁通Φ是交變的，所以吸力也是脈動(dòng)的。交流與直流閥用電磁鐵在材料和結(jié)構(gòu)性能如上各有不同的特點(diǎn)和要求，交流用電磁鐵用硅鋼片作為導(dǎo)磁材料，采用層疊結(jié)構(gòu)，磁極的形狀為平面型，而直流電磁鐵導(dǎo)磁材料為電工純鐵，磁極加工成錐形或盆口型。直流電磁鐵采用電工純鐵作為導(dǎo)磁材料，一定結(jié)構(gòu)參數(shù)的直流電磁鐵，吸力大小與流過線圈的電流大小成正比，電流僅取決于電阻ｒ而于電磁鐵的行程無關(guān)。直流電磁鐵與交流電磁鐵的對(duì)比如下表性能　　　交流電磁鐵　　　直流電磁鐵　　　啟動(dòng)電流為吸持電流的２～５倍與吸持電流相同　　　浪涌電流　　　一般　　　　較大　　　吸力特性　　　平坦　　　能任意改變　溫升引起的吸力下降　　　　小　　　　大　　動(dòng)作時(shí)間　　　　快　　　較慢　　容許切換頻率　　　較低　　　　高　　換向時(shí)機(jī)械沖擊　　　大　　　　小　　配合特性靜態(tài)吸力－行程特性在閥口開的瞬間可低于閥的反力靜態(tài)吸力－行程特性在任意點(diǎn)均要高于閥的反力　　剩磁隨電源斷開時(shí)間而變，操作一段時(shí)間后，隨工作氣隙變小而增大　　　　　不變　線圈損壞　　　　有　　　極少綜合以上比較，我們采用直流電磁鐵。傳統(tǒng)的干式電磁鐵結(jié)構(gòu)上有不足之處，例如，由于電磁鐵內(nèi)不允許水進(jìn)入，必須在閥的推桿處采用動(dòng)密封，而密封圈的抱緊力往往影響工作可靠性。密封圈磨損后又會(huì)造成水的泄漏，又由于換向時(shí)沒有緩沖，銜鐵在空氣中運(yùn)動(dòng)，贓物易入其間，引起換向振動(dòng)甚至導(dǎo)致線圈的損壞，濕式電磁鐵在結(jié)構(gòu)上除了這些缺點(diǎn)。濕式電磁鐵結(jié)構(gòu)如圖外套采用耐溫１５５176。Ｃ的封裝塑料把磁軛和線圈包復(fù)在一起，因此能經(jīng)受起惡劣條件的考驗(yàn)，導(dǎo)磁套又稱耐油套，用導(dǎo)磁和非導(dǎo)磁材料焊接而成，它容許壓力油進(jìn)入其中，銜鐵外表渡有非導(dǎo)磁材料，帶有通油孔或通油槽，它在油液中運(yùn)動(dòng)，銜鐵的推桿和滑閥相連。濕式電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)是：① 導(dǎo)磁套和閥體采用靜密封連接，減去了推桿出的Ｏ形圈的抱緊力② 不受密封磨損和泄油問題的影響。③ 干式閥的背壓受到Ｏ形圈抱緊力的限制，而濕式電磁換向閥的背壓取決于導(dǎo)磁套承受油壓的水平，目前，有的濕式電磁鐵已能夠承受２１Ｍｐａ的油壓④ 具有良好的散熱性能，有利于提高電磁鐵的吸力⑤ 換向時(shí)噪聲小⑥ 具有長的工作壽命，不論交流、直流電磁鐵其工作壽命在１０００００００以上。　其缺點(diǎn)是：① 價(jià)格均比同類電磁鐵的價(jià)格高② 交流式電磁鐵由于銜鐵、導(dǎo)磁套等采用整體材料加工，渦流損耗增大。基于這些優(yōu)點(diǎn)，我們采用濕式電磁鐵直流電磁鐵對(duì)電源的要求① 穩(wěn)壓源，蓄電池或橋式全波整流裝置等電源裝置，只要容量滿足要求都能使直流電磁鐵可靠的工作。② 在橋式全波整流裝置的輸出端，不需并聯(lián)慮波電容。因直流電磁鐵的線圈本身就帶有電感的性質(zhì)。而容量不足的慮波，電容反而會(huì)造成電磁鐵輸入電壓下降③ 電磁鐵通斷的開關(guān)應(yīng)安裝在直流輸出端，以免切斷電源時(shí)，整流電流成為電磁鐵線圈的放電回路，延長電磁鐵的釋放時(shí)間。④ 為保護(hù)開關(guān)觸點(diǎn)，用戶往往在直流電磁鐵線圈兩端并接放電二極管，此法會(huì)延長電磁鐵的釋放時(shí)間，在要求釋放時(shí)間短的場(chǎng)合，可并接與輸入電源相匹配的壓敏電阻。５． 計(jì)算方法（１）幾何尺寸的確定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的高壓板式液壓閥連接尺寸　　　　進(jìn)出口直徑最大值為１１．２，取１１〈１〉 閥芯臺(tái)肩大直徑Ｄ和小直徑ｄ根據(jù)式　Ｄ≥０．２２０．６５＝１７．５ｍｍ取　Ｄ≥２０ｍｍ根據(jù)式　　ｄ１≥Ｄ＝２０＝１０〈２〉 滑閥閥口最大開口量δ根據(jù)式δｍａｘ≤０．１８７５Ｄ＝０．１８７５２０＝３．７５取　δｍａｘ＝３ｍｍ〈３〉 進(jìn)、出口直徑ｄ高壓噴槍的公稱流量為　１５２Ｌ／ｍｉｎ　　速度為５．２ｍ／ｓ高壓噴霧時(shí)前噴管的流量為３５Ｌ／ｍｉｎ　　速度　５．２ｍ／ｓ高壓噴霧時(shí)后噴管公稱流量為８３Ｌ／ｍｉｎ　　速度４．４ｍ／ｓ灑水時(shí)前噴管公稱流量為　　１５９Ｌ／ｍｉｎ　速度５．４ｍ／ｓ灑水時(shí)后噴管公稱流量為　２００Ｌ／ｍｉｎ　　速度為６．３ｍ／ｓ計(jì)算的值分別為２９．２，　　　６．７，　　　１８．８６，　　２９．４，　　５取最大值　２９．４根據(jù)　　ｄ≥０．４６３＝０．４６３＝２５ｍｍ由于水的粘滯力比油小，取系數(shù)０．６５所以　　ｄ≥２５０．６５＝１６〈４〉 有效油封長度Ｌｆ和油封長度根據(jù)式Ｌｆ≥０．６５４＝０．６５４＝１ｍｍ取Ｌｆ＝２ｍｍ根據(jù)式　Ｌｆ＝ｌｆ＋Ｚｂ＝２３ｍｍ〈５〉 閥芯行程根據(jù)Ｓ＝δｍａ＋ｌｆ得Ｓ＝３＋２．５＝５．３ｍｍ（２）受力計(jì)算〈１〉 閥芯運(yùn)動(dòng)阻力　Ｆｖ、Ｆｖ１、Ｆｖ２、Ｆｖ３Ｆｖ＝Ｆｖ１＝Ｆｖ２＝Ｆｖ３＝　取　Ｌ＝８ｍｍ，閥芯運(yùn)動(dòng)速度ｖ＝＝＝５３ｍ／ｓ閥芯與閥體孔單邊配合間隙下限　Δｒ＝０．００３ｍｍＦｖ＝Ｆｖ１＝＝１２３Ｎ〈２〉 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力∑Fw穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力大小在計(jì)算時(shí)，考慮閥芯在移動(dòng)過程中打開閥口時(shí)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力阻礙移動(dòng)，而當(dāng)關(guān)閉閥口時(shí)則促進(jìn)移動(dòng)，為安全起見，忽略促進(jìn)移動(dòng)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。∑Ｆｗ＝ρ＝ α＝６９176。　Ｃ＝０．６５　　則∑Ｆｗ＝＝７８Ｎ〈３〉 液壓卡緊力　根據(jù)式　∑kd=2取ｆ＝ λk＝０．４則∑Ｆｋ＝22600＝３０Ｎ〈４〉 推桿Ｏ形密封圈處的摩擦阻力∑Ｆｍ∑Ｆｍ＝2[Pb] 取ft＝０．１　　dt＝４ｍｍ　　d0＝１．９ｍｍ　　[Pb]＝５２Ｍｐａ∑Ｆｍ＝２63=9N〈５〉 彈簧最小工作負(fù)荷Ｆｔ１和最大工作負(fù)荷Ｆｔ２的初步確定Ｆt1＞Ｆｖ１＋∑Ｆｗ１＋Ｆｓｃ　　　取Ｆｓｃ＝４．５Ｎ則　Ｆｔ１＞１＋５．５＋０．５＝７ＮＦｔ２＞∑Ｆｍ＋∑Ｆk2－∑Ｆw2＋Ｆｓｃ則Ｆｔ２＞０．８３＋１．３３＋０．５＝３Ｎ試確定　　Ｆｔ１＝８Ｎ　　　　　Ｆｔ２＝５Ｎ〈６〉 電磁鐵推力驗(yàn)算并確定彈簧力電磁鐵在整個(gè)工作行程內(nèi)的推力，應(yīng)能克服包括彈簧力在內(nèi)的各種阻力，現(xiàn)選用ＭＦ